用于遠程采收烴類的使用氧的蒸汽輔助重力泄油的(sagdox)衛星系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于采收烴類的SAGDOX衛星系統，所述系統包括中央SAGDOX站點、至少一個SAGDOX衛星站點、以及用于在所述中央SAGDOX站點和所述SAGDOX衛星站點之間聯通的管廊。所述衛星系統設計為在所述衛星站點使用SAGDOX方法采收烴類，并將采收的烴類傳輸至所述中央站點。
【專利說明】用于遠程采收烴類的使用氧的蒸汽輔助重力泄油的 (SAGDOX)衛星系統
【背景技術】
[0001] AthabascaOilSands是世界上最大的油田之一。它含有2. 75萬億桶浙青資源，包 括碳酸鹽沉積物（Butler,R.ThermalRecoveryofOilandBitumen,Prentice-Hall, 1991 年）。可采收資源（不包括碳酸鹽沉積物）目前估計有約1700億桶。（CAPP，TheFactson OilSands，2010年11月）。這些資源的20%可通過采礦采收，而其他80%可通過原位強 化采油（EOR)來采收（CAPP，2010年）。
[0002]領先的采收浙青的原位EOR方法是蒸汽輔助重力泄油技術（SAGD)，其為一 種僅用蒸汽的方法。表1提供了基于SAGD的工業中領先的生產者的典型產量。然 而，SAGD具有一些局限性。研究表明，使用隔熱管道的蒸汽輸送的經濟限度為約10至 15km(Finn,A. ,IntegrationofNuclearPowerwithOilSandsExtractionProjects inCanada,麻省理工學院論文，2007 年6 月），（EnergyAlbertaCorporation,Nuclear Energy:HedgingOptionfortheOil3&11(18,〇11^，2006年11月2日的演講），（？六〇，〇16已11 BitumenTechnologyActionPlan, 2011年 4 月）。
[0003] 更具體地，浙青開采由于下述SAGD中央設備特性而受限制：1)設備壽命以90%的 平均可用度局限于40年；2)可用于SA⑶的土地是總數的30% (或由于儲層質量、地表進 入（surfaceaccess)或由于租賃所有權問題）；和3)平均SAGD井網尺寸為1000XlOOmth， 每個井網的平均浙青采收率為1500000桶（bbl) (411桶/天，10年）。這意味著，基于上述 假設而沒有任何衛星設備，用于自容式浙青供應的最大尺寸為108, 000桶/天。在假定的 SAGD中央設備的40年壽命之內，最大尺寸的SAGD中央設備將采收14億桶浙青。為了充分 采收可采收的資源，將需要約100個最大尺寸的SAGD中央設備和約100, 000個平均SAGD 井網。
[0004] 對于使用SAGD的大型中央浙青生產者，可用于提高浙青生產的一個選擇是來構 建遠程、較小的設備。SAGD中央設備供應服務和一些進料給所述遠程、優選較小的SAGD設 備，而不是構建新的獨立運行（未開發地帶的）SAGD中央生產設備。該SAGD較小、遠程設 備被稱作浙青衛星設備。浙青衛星設備被定義為通過管廊（pipelinecorridor)"連接"于 中央設備的、用于浙青生產的衛星設備。所述管廊從中央SAGD設備供應大量輸入進料給所 述衛星SA⑶設備，并且它將浙青（或浙青和稀釋劑、或浙青和水）返回至所述中央設備。
[0005] 有若干選擇來從衛星設備運送浙青和水（采出的流體混合物）至中央設備。下述 為實例：
[0006] 1.推水（pushwater)系統-浙青和水可以在集油管線系統中一起運送 而不添加化學物質（IntegraEngineering,PushwaterSystemsExtendHeavyOil Collection, 2011年）。混合物可以被認為是大量油/水（0/W)乳液或滴狀流。商業體系 在最遠12km的距離處運作（Integra(2011年））。
[0007] 2.水包油乳液（0/W)-這些乳液可通過添加剪切和化學物質到采出的流體中 而產生和穩定化。0/W乳液可以是穩定的并用低至30% (v/v)的連續相水進行泵送 (Wikipedia,Orimulsion, 2011年），（XinhuaEconomicNews,China'sFirstOrimulsion PipelineComesonSteam, 2006 年 11 月 7 日），(Brennan,J.R,ScrewPumpsProvide HighEfficiencyinTransportofOrinoccoBitumen,PandGJournal, 1995 年 3 月）， (Stockwell,A.等，TransoilTechnologyforHeavyOilTransportation:Resultsof FieldTrialsatWolfLake,SPE18362-MS, 1988 年 10 月）。
[0008] 3.稀釋劑和浙青的混合物"dil.bit" -目前，dil.bit是浙青的長距離管道輸送 的商業選擇。但是，對于衛星設備而言，這將需要油-水分離（油處理設備）并且產生水回 用或處置掉。對于策略為最小化資金和運行成本的衛星設備而言，這是一個選擇，但不是優 選的。
[0009] 4.稀釋劑和浙青和水的混合物-可將稀釋劑添加到采出的流體混合物中。這樣 做的一個優點是油相具有降低的粘度，因此如果運送管道在寒冷天氣下關閉，所述油相將 不會阻礙重新啟動。缺點是水的濃度在所述混合物中下降，因此推動水流動和乳液流動可 更加困難。
[0010] 上文描述的SA⑶衛星設備由于下述原因而是理想的：
[0011] 1.蒸汽不能經濟地供應以充分整合所述SAGD衛星設備與所述SAGD中央設備。
[0012] 2.所述中央SA⑶設備周圍的土地已經被開采過。
[0013] 3.所述SAGD遠程衛星設備具有更多產的儲層。
[0014] 4.運營者擁有SA⑶衛星設備處的土地權。
[0015] 5.運營者希望啟動可最終變成SA⑶中央自足設備的另一個SAGD衛星設備。
[0016] 6.SAGD中央設備的擴展（棕地擴展）和產物遞送（以及浙青的驗收）比在SAGD 衛星設備處構建新的（未開發地帶的）項目更具有成本效益。
[0017] 7.獨立運行的SA⑶衛星設備可以利用一些（或大多數）SA⑶中央設備員工來運 行，因此節省了運營費用。
[0018] 8.構建新的（例如，油/水分離）所需的SAGD中央設備可以更好地利用規模經濟 來管理、設計、構建、和運營。
[0019] 9.可改善工藝可靠性。
[0020] 10.與現有的棕地設備站點相比，在新的未開發地帶的設備處控制構建成本是更 困難的。因此，在衛星設備中，有動機在中央SA⑶設備處最大化資本支出的比例，并在SAGD 衛星設備處最小化所述比例。
[0021] 盡管現有的SA⑶衛星生產設備確實具有上文描述的優點，但是需要使用更有效 率的工藝來運行的衛星生產設備。通過創建SAGDOX衛星生產設備，提高了生產和效率，降 低了成本。
【發明內容】
[0022] 本文使用下列術語和縮略詞：
[0023] CAPP-加拿大石油生產商協會
[0024] SAGD-蒸汽輔助重力泄油技術
[0025] SAGDOX-使用氧的SAGD
[0026] PAC-加拿大石油技術聯盟
[0027] NEB-國家能源局（加拿大）
[0028] OTSG-單程蒸汽發生器
[0029] EOR-強化采油
[0030] SAGDOX(xx)-在蒸汽/氧混合物（v/v)中具有XX%氧的SAGDOX
[0031] SAGDOX(35)-在蒸汽/氧混合物（v/v)中具有35%氧的SAGDOX
[0032] ASU-空氣分離裝置
[0033] ETOR-能量石油比（MMBTU/ 桶）
[0034] SOR-蒸汽石油比（桶/桶）
[0035] CSS-循環蒸汽激勵
[0036] DOE-能源部（美國）
[0037] CHUA-加拿大重質油協會
[0038] MIT-麻省理工學院
[0039] 0/W-水包油（乳液）
[0040] W/0 -油包水（乳液）
[0041] HTO-高溫氧化（I5O-3OOO)
[0042] bbl-桶
[0043] bbls-桶（復數）
[0044] 出于本發明的目的，浙青被定義為具有< 10API比重和>100,OOOcp原位粘度的原 位烴。優選對于SAGD0X，將蒸汽和氧分別并連續地注入。控制蒸汽和氧速率以滿足氧/蒸 汽（v/v)比率目標并滿足能量注入目標。調節采出氣體的去除速率以控制井網壓力并控制 和/或改善氧的一致性。采出流體（浙青和水）的產生速率使用蒸汽疏水閥控制，假定生 產井周圍的區域是蒸汽飽和的。
[0045]同時為了方便起見，將SAGDOX標注為SAGDOX(A)，其中A是氧在所述氧和蒸汽注入 氣體中的（v/v)百分比。我們已在我們的美國專利申請US2013/0098603(其通過引用并入 本文）中評價了我們的氧濃度范圍從5% (v/v)至50% (v/v)的方案。
[0046] 另外，在本發明中，衛星設備、衛星設施、和衛星站點可交換使用。同時，中央設備、 中央設施、和中央站點可交換使用。
[0047] 本發明涉及用于浙青采收的衛星生產工藝，所述工藝或使用SAGDOX或將現有 SAGD衛星設備轉化為SAGDOX衛星設備。
[0048] SAGDOX是浙青的強化采油（EOR)工藝。所述工藝可看作SAGD和原位燃燒（ISC)的 結合。SAGDOX在US2013/0098603中被詳細描述。盡管與SAGD類似，但SAGDOX引入額外的 堅直井（或隔離注入/生產）以將氧注入系統內并從系統中去除不凝性燃燒氣體。SAGDOX 通過直接蒸汽注入和殘余浙青的氧燃燒而將能量添加到浙青儲層。本發明的許多優點源于 氧相對于蒸汽用于將熱量添加到儲層的性能。
[0049] 根據本發明的一個方面，提供了用于采收烴類的SAGDOX衛星系統，所述系統包括 中央SAGDOX站點、至少一個遠離所述中央SAGDOX站點的SAGDOX衛星站點、以及用于在所 述中央SAGDOX站點和所述SAGDOX衛星站點之間聯通的管廊，優選在所述中央站點和衛星 站點之間的距離為9km至160km，更優選IOkm至100km，其中所述衛星系統設計為在所述 SAGDOX衛星站點使用SAGDOX方法采收烴類，并將采收的烴類傳輸至所述中央SAGDOX站點。
[0050] 優選地，所述中央SAGDOX站點包括：
[0051] (a)油/水分離裝置，
[0052] (b)油采集裝置，
[0053] (C)水處理裝置，和
[0054] (d)氧生成裝置。
[0055]優選地，所述SAGDOX衛星站點包括：
[0056] (a)用于生成蒸汽的鍋爐，
[0057](b)至少一個蒸汽注入井，
[0058] (C)至少一個氧注入井，和
[0059] (d)浙青采收井。
[0060] 優選地，所述管廊包括：
[0061] (a)氧供應管道，其用于供應所述SAGDOX衛星站點；
[0062] (b)處理的水供應管道，其用于供應所述SAGDOX衛星站點；
[0063] (c)天然氣供應管道，其用于供應所述SAGDOX衛星站點；和
[0064] (d)浙青和水采收管道。
[0065] 在一個優選實施方式中，當將所述氧、水和天然氣供應給所述SAGDOX衛星站點 時，氧和生成的蒸汽被注入地下地層內；并且從所述地下地層采收浙青乳液（優選0/W乳 液），其被泵送返回所述中央站點，然后所述浙青與所述水分離，并且處理的水返回所述衛 星站點用于蒸汽生成。
[0066] 優選地，采收的浙青乳液在所述SAGDOX衛星站點進一步與化學穩定劑或稀釋劑 合并，并且所述管廊進一步包括用于將所述化學穩定劑或稀釋劑遞送至所述SAGDOX衛星 站點的管道。
[0067] 優選地，所述SAGDOX衛星站點進一步包括用于隔離CO2和/或其它采出氣體的排 出氣處理裝置。
[0068] 優選地，每個中央SAGDOX設備具有多于一個SAGDOX衛星設備，所述衛星設備通過 一個或多個管廊連接到所述中央設備。
[0069] 優選地，在所述SAGDOX衛星設備處，將氧和生成的蒸汽以下述方式之一注入所述 地下地層內：1)所述氧和生成的蒸汽同時注入同一井內，2)所述氧和生成的蒸汽同時注入 若干個井內，3)或所述氧和生成的蒸汽分別注入蒸汽和氧各自的井內，并且所述混合發生 在所述地下地層中。
[0070]優選地，在所述氧和生成的蒸汽的混合物中氧的濃度范圍為5%至50% (v/v)，優 選10 %至40 % (v/v)，更優選該濃度為約35 % (v/v)。
[0071] 根據本發明的另一個方面，提供了通過將現有SA⑶設施轉換為SAGDOX衛星系統 來升級現有SAGD設施的方法，所述方法包括：在所述中央SAGD設施處安裝氧生成裝置，提 供至少一個遠程設置的SAGDOX衛星站點，優選多個SAGDOX衛星站點，和在所述中央SAGD 設施和所述SAGDOX衛星站點之間提供至少一個管廊，優選多個管廊。優選地，所述管廊進 一步包括額外用于氧供應、采出水和天然氣供應的管道；因而通過最小化資本成本而提高 用于浙青采收的原有設施的操作面積。
[0072] 根據本發明的再一個方面，提供了用于從衛星浙青生產站點采收浙青并將浙青遞 送至中央設施的方法，其中：
[0073] (a)所述衛星浙青生產站點遠離所述中央設施，優選所述衛星浙青生產站點位于 距離所述中央設施超過l〇km，
[0074] (b)提供管廊來連接所述衛星浙青生產站點和所述中央設施，優選所述管廊進一 步包括至少一個管道用于從所述中央站點提供適合于鍋爐應用的處理的水；至少一個管道 用于從所述中央設施提供氧氣給所述SAGDOX的衛星浙青生產站點；和至少一個管道用于 提供從所述衛星浙青生產站點采收的采出流體（浙青和水）給所述中央設施。優選地，所 述用于從衛星浙青生產站點采收浙青的方法是如本文描述的SAGDOX方法。
[0075] 優選地，所述采出流體（浙青和水）在推水系統中從所述衛星浙青生產站點運送 到所述中央設施。
[0076] 優選地，所述采出流體（浙青和水）作為穩定化的乳液運送到所述中央設備。優 選地，所述穩定化的乳液包含化學穩定劑，例如乙氧基化壬基酚，優選在所述衛星浙青生產 站點添加至所述采出流體（浙青和水）。
[0077] 優選地，將稀釋劑與所述采出流體（浙青和水）混合以輸送至所述中央設施。
[0078] 優選地，還將天然氣或燃料氣從所述中央設施通過所述管廊提供給所述衛星浙青 生產站點，以用作鍋爐燃料。
[0079] 優選地，還將電從所述中央設施輸送給所述衛星浙青生產站點，或從所述衛星浙 青生產站點輸送至所述中央設施。
[0080] 優選地，添加采出氣體（CO2)管道以將SAGDOX排出氣從所述衛星浙青生產站點運 送至所述中央設施。
[0081] 根據本發明的另一個方面，將具有現有蒸汽容量的現有SAGD衛星浙青采收站點 利用所述SA⑶衛星浙青采收站點處的現有蒸汽容量轉化為如本文定義的SAGDOX衛星站 點。
[0082] 根據本發明的另一個方面，采出水在所述衛星浙青采收站點分離，優選該水或被 處理用于鍋爐應用或被原地處置掉，其中稀釋的浙青被運送返回至所述中央設施而總體上 不含多余的水。
[0083] 更具體地，本發明的SAGDOX生產衛星設備具有下述優點：
[0084] 1.所述SAGDOX衛星設備距離所述中央SAGDOX中央設備大于9km，更優選15km，因 為氧可經濟地管道輸送約100英里。這是蒸汽約IOkm限度的10倍以上。
[0085] 2.SAGDOX衛星站點在所述衛星站點（未開發地帶）為管廊和整個項目降低了資本 支出。對主要工藝要素的大部分支出在所述中央設施。具體地，用于SAGDOX的管廊成本少 了 22% ;鍋爐成本可降低85%。
[0086] 3.如果排出氣（主要是CO2)或在衛星設備、中央設備、或在二者的現場被捕獲或 隔離，那么每單位生產的浙青的排放將顯著降低。
[0087] 4.如在US2013/0098603中所示，當引入SAGDOX衛星站點時，工藝效率比SAGD衛 星站點有所改善。如果效率作為（在浙青中）產生的能量相比于表面上用來產生能量的能 量而測定，那么SAGODX是比SAGD效率高得多的工藝。
[0088] 5.最小化了水的使用。如在US2013/0098603中所示，如果SAGDOX產生了原生水， 那么可以在中央設備減少和/或消除補給水。具體地，SAGDOX還可以直接從燃燒中、和通 過蒸發原生水來產生水，使得不需要新的補給水。
[0089] 6.所述蒸汽和氧的混合物具有5%至50% (v/v)的優選氧濃度范圍。根據下述理 由，SAGDOX的該優選范圍具有最小和最大的氧/蒸汽比率：
[0090] a.最小氧/蒸汽比率是0.05 (v/v)(氧濃度為約5%)。在該濃度以下，發生下述 情況：
[0091] i.HTO燃燒開始變得不穩定。通過最小氧流量來維持HTO變得更難以實現，特別是 對于其中燃燒前沿遠離注入器的、成熟的SAGDOX工藝而言。
[0092] ii.所有原生水的蒸發和流動變困難。
[0093] b.最大氧/蒸汽比率是1.00 (v/v)(氧濃度為約50. 0% )。在該濃度以上，發生下 述情況：
[0094] iii.儲層中為維持蒸汽存量的回流速率超過總蒸汽的70%。這在實踐中難以達 到。
[0095]iv.通過氧化消耗的凈浙青（"焦炭"）燃料開始超過留在SAGD蒸汽吹掃區中的 殘余燃料。因此相比于SAGD，SAGDOX(50+)可具有較低的采收率和儲量。
[0096] V.在該限度之上，變得難以從整合的ASU=Cogen設備中產生蒸汽和氧。
[0097]因此優選的氧/蒸汽比率范圍是0. 05至1. 00 (v/v)，其對應于混合物中氧的5至 50% (v/v)的濃度范圍。
[0098] 7.總資本支出成本也少了。對于遞送給儲層的每單位能量，氧的資本支出比蒸汽 和水處理的資本支出少得多。
[0099] 8.已經取得了SAGDOX衛星合理尺寸下的空氣分離裝置（ASU)氧設備的規模經濟。 對于25KBDSAGDOX(35)衛星，需要2000公噸/天的氧。這對于衛星的容量和ASU設備的 容量二者而目都是適合的。
[0100] 9.本發明的SAGDOX方法在一個實施方式中產生幾乎基本上是純CO2的廢氣。在 一個實施方式中，如果該廢氣被捕獲以隔離，則SAGDOX中的CO2排放可以比SAGD少得多。
[0101] 10.乍看之下，可能顯得SAGDOX比SAGD需要更多的井-以注入氧氣和移除產生 的不凝性氣體。然而，SAGDOX通過降低水平井長度的水力限度而允許鉆探出更長的水平井。 因此，在"每單位體積儲層"的基礎上，SAGDOX井的成本可以相當于SAGD井的成本或更少。
[0102] 11.SAGDOX運營成本少于SAGD。所述井可更久地運行并提高儲量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0103] 圖1描述了典型的SAGDOX工藝。
[0104] 圖2描述了 10KBD(千桶/天）的衛星SA⑶。
[0105] 圖 3 描述了 10KBD 的衛星 SAGDOX(IO)。
[0106] 圖 4 描述了 10KBD 的衛星 SAGDOX(9)。
[0107] 圖 5 描述了 10KBD 的衛星 SAGDOX(20)。
[0108] 圖 6 描述了 10KBD 的衛星 SAGDOX(35)。
[0109] 圖 7 描述了 10KBD 的衛星 SAGDOX(50)。
[0110] 圖8描述了現有10KBD的SAGD衛星擴展為SAGDOX(5)增量。
[0111] 圖9描述了現有10KBD的SAGD衛星擴展為SAGDOX(9)增量。
[0112] 圖10描述了現有10KBD的SAGD衛星擴展為SAGDOX(20)增量。
[0113] 圖11描述了現有10KBD的SAGD衛星擴展為SAGDOX(35)增量。
[0114] 圖12描述了現有10KBD的SAGD衛星擴展為SAGDOX(50)增量。
[0115] 圖13描述了 0/W乳液的粘度vs. %分散相。
[0116] 圖14描述了連接到多于一個衛星SAGDOX設備的中央SAGDOX設備。
【具體實施方式】
[0117] 現在參見圖1，描述了本發明的SAGDOX系統的典型幾何形狀。可以看出，氧5在 SAGD工藝期間通過蒸汽管道1添加，并且流出物包括采出氣體4以及浙青和水2。
[0118] 現在參見圖2,描述了SAGD系統，其中SAGD中央設備連接到SAGD衛星站點。在 該情況下，裝置由從基礎設備10延伸至衛星站點20的管道組成。一系列的管道將基礎設 備10與衛星站點20相連接。特別地，經管道30將處理的水提供至衛星站點20。經管道 40將稀釋劑提供至衛星站點20。經管道50將向衛星站點中的鍋爐供燃的天然氣燃料提供 至所述衛星站點。最后，提供管道60以將稀釋劑+采出水+浙青的混合物從衛星站點20 輸送至中央設備10。在該裝置中，需要33. 7KBD的處理的水30來進行在所述衛星站點的 SAGD運行（即用于蒸汽產生）；鍋爐CO2為14. 8MMSCFD;需要14. 8MMSCFD的天然氣燃料50 來供燃給所述鍋爐；在所述基礎設備處需要3. 37KBD的補給水75 ;以及53. 7KBD的稀釋劑 +采出水+浙青120產物管道體積。另外在該情況下，特征包括：1)ET0R為1.8 ;2)SOR為 3. 37 ;3)OTSG為80%效率；4)蒸汽為1000BTU/磅；5)去到中央設備的90%的采出水作為 蒸汽再循環；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；和8)天然氣燃料為 1000BTU/SCF;和9)稀釋劑/浙青比率等于1. 0。
[0119] 現在參見圖3,描述了本發明的SAGDOX衛星系統，其中中央設備10連接到SAGDOX 衛星站點20。圖1的系統和圖2的系統之間的一個主要差別在于來自基礎設備10的另外 的氧管道45,以將氧進給SAGDOX衛星站點20。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分 比是5,而在圖1的系統中不存在氧。可以容易地看出，8. 56麗SCFD或327公噸/天的氧 45被遞送給SAGDOX衛星設備20 ;排出的純C02105為8. 56麗SCFD;從基礎設備10到所述 衛星的天然氣燃料51為9. 6麗SCFD;稀釋劑+采出水+浙青121為42.OKBD;處理的水31 為22.OKBD;補給水76為2. 2KBD;處置掉的水86為2. 2KBD;ASU電60為4. 0MW，而圖2中 為零；以及鍋爐CO2Ill為9. 6麗SCFD。另外在該情況下，特征包括：1)ET0R為1.8 ;2)OTSG 為80%效率；3)蒸汽為100(?1^/磅；4)氧為48(?1^/50?;5)去到中央設備的90%的采出 水作為蒸汽再循環；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)無額外的 水；9)292.51^11/公噸的氧（95-97%純度） ；10)天然氣燃料為100(?1^/50?;11)稀釋劑/ 浙青比率等于1. 0 ;和12)純二氧化碳排出氣等于使用的氧。
[0120] 現在參見圖4,描述了本發明的SAGDOX衛星系統，其中中央設備10連接到SAGDOX 衛星站點20。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是9。在該情況下，12. 3MMSCFD 或421公噸/天的氧46被遞送給所述衛星；排出的純C02106為12. 3麗SCFD;從中央設備10 到所述衛星設備的天然氣燃料52為7. 38MMSCFD;稀釋劑+采出水+浙青122為36. 9KBD;處 理的水32為16. 9KBD;補給水77為I. 7KBD;處置掉的水87為I. 7KBD;ASU電61為5.IMW; 以及鍋爐C02112為7. 38MMSCFD。另外在該情況下，特征包括：1)ET0R為I. 8 ;2)0TSG為 80%效率；3)蒸汽為100(?1^/磅；4)氧為48(?1^/50?;5)去到中央設備的90%的采出水 作為蒸汽再循環；6)IOKBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)無額外的水； 9)292.51^11/公噸的氧（95-97%純度） ；10)天然氣燃料為100(?1^/50?;11)稀釋劑/浙青 比率等于I. 0 ;和12)純二氧化碳排出氣等于使用的氧。
[0121] 現在參見圖5,描述了本發明的SAGDOX衛星系統，其中中央設備10連接到SAGDOX 衛星站點20。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是20。在該情況下，17. 6MMSCFD 或672公噸/天的氧47被遞送給所述衛星；排出的純C02107為17. 6麗SCFD;從基礎設備 10到所述衛星的天然氣燃料53為4. 17麗SCFD;稀釋劑+采出水+浙青123為29. 54KBD; 處理的水33為9. 54KBD;補給水78為0. 95KBD;處置掉的水88為0. 95KBD;ASU電62為 8.1麗；以及鍋爐〇)2113為4.17麗50?0。另外在該情況下，特征包括 ：1"1'(?為1.8;2)(^6 為80%效率；3)蒸汽為100(?1^/磅；4)氧為48(?1^/50? ;5)去到中央設備的90%的采出 水作為蒸汽再循環；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)無額外的 水；9)292.51^11/公噸的氧（95-97%純度） ；10)天然氣燃料為100(?1^/50?;11)稀釋劑/ 浙青比率等于1. 0 ;和12)純二氧化碳排出氣等于使用的氧。
[0122] 現在參見圖6,描述了本發明的SAGDOX衛星系統，其中中央設備10連接到SAGDOX 衛星設備20。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是35。在該情況下，20. 8MMSCFD 或794公噸/天的氧48被遞送給所述衛星；排出的純C02108為20. 8麗SCFD;從中央設 備10到所述衛星設備20的天然氣燃料54為2. 28麗SCFD;稀釋劑+采出水+浙青124為 25. 2KBD;處理的水34為5. 2KBD;補給水79為0. 5KBD;處置掉的水89為0. 5KBD;ASU電63 為9. 7麗；以及鍋爐CO2IH為2. 28麗SCFD。另外在該情況下，特征包括：1)ET0R為1. 8 ;2) 0丁56為80%效率；3)蒸汽為100(?1^/磅；4)氧為48(?1^/50?;5)去到中央設備的90%的 采出水作為蒸汽再循環；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)無額 外的水；9)292. 5kWh/公噸的氧（95-97%純度）；10)天然氣燃料為1000BTU/SCF;11)稀釋 劑/浙青比率等于1. 0 ;和12)純二氧化碳排出氣等于使用的氧。
[0123] 現在參見圖7,描述了本發明的SAGDOX衛星系統，其中中央設備10連接到SAGDOX 衛星設備20。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是50。在該情況下，22. 4MMSCFD 或855公噸/天的氧49被遞送給衛星20 ;排出的純C02109為22. 4MMSCFD;從中央設備10 至Ij衛星20的天然氣燃料55為I. 32MMSCFD;稀釋劑+采出水+浙青125為23.OKBD;處理的 水35為3.OKBD;補給水80為0· 3KBD;處置掉的水90為0· 3KBD;ASU電64為10. 4MW;以 及鍋爐0)2115為1.32麗50?0。另外在該情況下，特征包括：1#1'(?為1.8 ;2)(^56為80% 效率；3)蒸汽為1000BTU/磅；4)氧為480BTU/SCF;5)去到中央設備的90%的采出水作 為蒸汽再循環；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)無額外的水； 9)292.51^11/公噸的氧（95-97%純度） ；10)天然氣燃料為100(?1^/50?;11)稀釋劑/浙青 比率等于I. 0 ;和12)純二氧化碳排出氣等于使用的氧。
[0124] 從圖2至圖7可見，引入衛星20的稀釋劑40的量保持恒定在10KBD。
[0125] 現在參見圖8,描述了現有10KBD的SAGD系統擴展為本發明的SAGDOX衛星系統， 其中中央設備10連接到SAGDOX衛星設備20,并且使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量， 其意味著不需要管道輸送天然氣燃料給所述衛星。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的 百分比是5。在該情況下，13. 13MMSCFD的氧140被遞送給所述衛星；排出的純C02160為 13. 13麗SCFD;從中央設備10到衛星設備20的稀釋劑41為5. 34KBD;稀釋劑+采出水+浙 青126為16. 02KBD;增量的浙青96為5. 34KBD;處理的水為0.OKBD;補給水35為0.OKBD; 處置掉的水91為0.OKBD;ASU電65為6.Imw;以及鍋爐C02116為0. (MMSCFD。另外在 該情況下，特征包括：DETOR為1.8 ;2)OTSG為80 %效率；3)蒸汽為1000BTU/磅；4)氧為 48(?1^/50?;5)去到中央設備的90%的采出水作為蒸汽再循環 ；6)所有注入的蒸汽等于采 出水；7)無額外的水；8)292. 5kWh/公噸的氧（95-97%純度）；9)天然氣燃料為1000BTU/ SCF;10)稀釋劑/浙青比率等于1.0;10)純二氧化碳排出氣等于使用的氧；和11)使用了 在現有衛星處的所有蒸汽容量。
[0126] 現在參見圖9,描述了現有10KBD的SAGD系統擴展為本發明的SAGDOX衛星系統， 其中中央設備10連接到SAGDOX衛星設備20,并且使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量， 其意味著不需要管道輸送天然氣燃料給所述衛星。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧 的百分比是9。在該情況下，24. 6麗SCFD的氧141被遞送給衛星20 ;排出的純C02161為 24. 6麗SCFD;從中央設備10到衛星設備20的稀釋劑40為10.OKBD;稀釋劑+采出水+浙青 127為30.OKBD;增量的浙青95為10.OKBD;處理的水35為0.OKBD;補給水81為0.OKBD; 處置掉的水91為0.OKBD;ASU電66為11. 5麗；以及鍋爐C02116為0. (MMSCFD。另外在 該情況下，特征包括：DETOR為1.8 ;2)OTSG為80 %效率；3)蒸汽為1000BTU/磅；4)氧為 48(?1^/50?;5)去到中央設備的90%的采出水作為蒸汽再循環 ；6)所有注入的蒸汽等于采 出水；7)無額外的水；8)292. 5kWh/公噸的氧（95-97%純度）；9)天然氣燃料為1000BTU/ SCF;10)稀釋劑/浙青比率等于1.0;10)純二氧化碳排出氣等于使用的氧；和11)使用了 在現有衛星處的所有蒸汽容量。
[0127] 現在參見圖10,描述了現有10KBD的SAGD系統擴展為本發明的SAGDOX衛星系統， 其中中央設備10連接到SAGDOX衛星站點20,并且使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量， 其意味著不需要管道輸送天然氣燃料給所述衛星。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的 百分比是20。可以容易地看出，在該情況下，62. 0MMSCFD的氧142被遞送給所述衛星；排出 的純C02162為62. 2MMSCFD;從中央設備10到衛星設備20的稀釋劑42為25. 34KBD;稀釋 劑+采出水+浙青128為76. 02KBD;增量的浙青97為25. 34KBD;處理的水35為0.OKBD; 補給水81為0.OKBD;處置掉的水91為0.OKBD;ASU電67為29.OMW;以及鍋爐C02116為 0. 0MMSCFD。另外在該情況下，特征包括：1)ET0R為1.8 ;2)0TSG為80%效率；3)蒸汽為 1000BTU/磅；4)氧為480BTU/SCF;5)去到中央設備的90%的采出水作為蒸汽再循環；6)所 有注入的蒸汽等于采出水；7)無額外的水；8)292. 5kWh/公噸的氧（95-97%純度）；9)天然 氣燃料為1000BTU/SCF;10)稀釋劑/浙青比率等于1. 0 ;10)純二氧化碳排出氣等于使用的 氧；和11)使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量。
[0128] 現在參見圖11，描述了現有10KBD的SAGD系統擴展為本發明的SAGDOX衛星系統， 其中中央設備10連接到SAGDOX衛星設備20,并且使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量，其 意味著不需要管道輸送天然氣燃料給所述衛星。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百 分比是35。可以容易地看出，在該情況下，134. 2麗SCFD的氧143被遞送給衛星設備20 ;排 出的純C02163為134. 2MMSCFD;從中央設備10到衛星設備20的稀釋劑43為54. 52KBD;稀 釋劑+采出水+浙青129為163. 56KBD;增量的浙青98為54. 52KBD;處理的水35為0.OKBD; 補給水81為0.OKBD;處置掉的水91為0.OKBD;ASU電68為62. 5MW;以及鍋爐CO2116為 0.OMMSCFD。另外在該情況下，特征包括：1)ET0R為1.8 ;2)0TSG為80%效率；3)蒸汽為 1000BTU/磅；4)氧為480BTU/SCF;5)去到中央設備的90%的采出水作為蒸汽再循環；6)所 有注入的蒸汽等于采出水；7)無額外的水；8)292. 5kWh/公噸的氧（95-97%純度）；9)天然 氣燃料為1000BTU/SCF;10)稀釋劑/浙青比率等于I. 0 ;10)純二氧化碳排出氣等于使用的 氧；和11)使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量。
[0129] 現在參見圖12,描述了現有10KBD的SAGD系統擴展為本發明的SAGDOX衛星系統， 其中中央設備10連接到SAGDOX衛星設備20,并且使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量，其 意味著不需要管道輸送天然氣燃料給所述衛星。在該系統中，在蒸汽/氧混合物中氧的百 分比是50。在該情況下，248. 9麗SCFD的氧144被遞送給衛星設備20 ;排出的純C02164為 248. 9麗SCFD;從中央設備10到衛星設備20的稀釋劑44為101.IlKBD;稀釋劑+采出水+ 浙青130為303. 3KBD;增量的浙青98為101.IlKBD;處理的水35為0.OKBD;補給水81為 0·OKBD;處置掉的水 91 為 0·OKBD;ASU電 68 為 115. 9MW;以及鍋爐C02116 為 0· 0MMSCFD。 另外在該情況下，特征包括=DETOR為1.8 ;2)OTSG為80 %效率；3)蒸汽為1000BTU/磅； 4)氧為48081^/50?;5)去到中央設備的90%的采出水作為蒸汽再循環 ；6)所有注入的蒸 汽等于采出水；7)無額外的水；8)292. 5kWh/公噸的氧（95-97 %純度）；9)天然氣燃料為 1000BTU/SCF;10)稀釋劑/浙青比率等于1. 0 ;10)純二氧化碳排出氣等于使用的氧；和11) 使用了在現有衛星處的所有蒸汽容量。
[0130] 現在參見圖14,描述了連接到多于一個SAGDOX衛星設備20的SAGDOX中央設備 10。管廊將SAGDOX中央設備10連接到每一個SAGDOX衛星設備20,從而允許中央SAGDOX設備10與SAGDOX衛星設備20之間的聯通。
[0131] 表2提供了對于根據本發明如上文所述的蒸汽和氧的混合物中不同的氧濃度，典 型的SAGDOX注入氣體特性。
[0132] SAGDOX(35)是本方法優選的實施方式。圖6中描述了具有下述特性的 SAGDOX(35)：
[0133] L氧/蒸汽流量比為0· 538(v/v)。
[0134] 2. 84. 5 %的熱量源自氧（燃燒）。
[0135] 3.對于每SCF的混合物，熱量遞送為199BTU。
[0136] 4.為了遞送IMMBTU的能量，我們需要5MSCF的氣體（蒸汽和O2)。
[0137] 對比圖2(SAGD)和圖6(SAGD0X(35))，看出下列優點：
[0138] 1.在衛星站點處的蒸汽鍋爐容量從33. 7KBD蒸汽減少到5. 2KBD蒸汽-減少 85%。
[0139] 2.燃料氣需求從14. 8MMSCFD減少到2. 3MMSCFD-減少85%。
[0140] 3.產物管道體積從53. 7KBD減少到25. 2KBD-減少53%。預期增量油/水分離 容量存在類似的減少。
[0141] 4.處理的水供應的減少類似于蒸汽-減少85%。預期增量水處理容量存在相同 的減少。
[0142] 5.處置掉的水和補給水從3. 4KBD減少到0. 5KBD-減少85%。
[0143] 6.稀釋劑的供應不受影響。
[0144] 7.如果捕獲并隔離了純CO2，那么CO2排放將從14. 8減少到2. 3MMSCFD-減少85 % (如果將CO2隔離/保存在浙青儲層中，則可以實現一些捕獲的益處）。
[0145] 優選地，衛星設備距離中央設備超過10km，否則整合所述衛星并從中央站點供應 蒸汽將是經濟的。同時，所述衛星站點和所述中央設備站點之間的管廊應含有下列流體管 道：
[0146] 1.處理的水，其來自中央站點。
[0147] 2.用于SAGDOX的氧氣，其來自中央站點。
[0148] 3.采出水和浙青，其來自衛星站點。
[0149] 另外優選地，使用如上所述的推水系統來管道輸送不含稀釋劑的采出流體，是可 行的。燃料氣可獲自備用源，如來自管道或氣井的本地供應。對于下文列舉的一些情況，所 述管廊還可以包含下列流體管道：
[0150] 1.天然氣鍋爐燃料，其來自中央站點。
[0151] 2.稀釋劑，其來自中央站點。
[0152] 3.包含稀釋劑的采出流體管道，其來自衛星站點。
[0153] 4.CO2排出氣管道，其來自衛星站點。
[0154] 進一步解釋SAGDOX的優點，用于SAGDOX衛星的管廊成本在所有實施方式中都小 于SA⑶衛星。假定管道的安裝成本與管道直徑成正比，表7概述了每種情況下的直徑和累 積直徑，假定在500psia下液體的速度為5ft/sec(3. 4mph)而氣體為50ft/sec，這在碳鋼管 道中的氧的安全運行范圍之內（Sarathi，P.S·，In-SituCombustionHandbook,D0E，1996 年）。對于我們優選的情況SAGDOX(35)，管廊的資本成本比SA⑶情況下的成本少22%。
[0155] 表11也突出顯示了SAGDOX的優點。如果我們將0/W乳液，而不是油和稀釋劑和 水的混合物，從衛星設備用管道輸送至中央設備，則SAGDOX衛星相比于SA⑶的優點會甚至 更加明顯。
[0156] 甚至進一步地，假定在中央設備處使用2000公噸/天的ASU氧氣裝置（oxygen train)來獲得產氧的規模經濟，表4顯示了用來獲得這些節省的最小衛星項目尺寸。所述 尺寸從SAGDOX(5)的61KBD變化到SAGDOX(50)的23KBD。對于我們優選的情況SAGDOX(35)， 最小衛星尺寸為25KBD。
[0157] 參見表3,突出顯示了使用SAGDOX時的可觀的鍋爐成本節約。例如，對于10KBD的 衛星，我們的衛星站點鍋爐容量和節省如下：
[0158]
【權利要求】
1. 用于采收烴類的SAGDOX衛星系統，所述系統包括中央SAGDOX站點、至少一個 SAGD0X衛星站點、以及用于在所述中央SAGD0X站點和所述SAGD0X衛星站點之間聯通的管 廊，其中所述衛星系統設計為在所述衛星站點使用SAGDOX方法采收烴類，并將采收的烴類 傳輸至所述中央站點。
2. 權利要求1的SAGDOX衛星系統，其中所述至少一個SAGDOX衛星站點距離所述中央 SAGDOX 站點 9km 至 160km。
3. 權利要求2的SAGDOX衛星系統，其中所述距離為10km至100km。
4. 權利要求1的SAGDOX衛星系統，其中所述中央站點包括： (a) 油/水分離裝置， (b) 油采集裝置， (c) 水處理裝置，和 (d) 氧生成裝置， 所述衛星站點包括： (a) 用于生成蒸汽的鍋爐， (b) 至少一個蒸汽注入井， (c) 至少一個氧注入井，和 (d) 浙青采收井， 并且所述管廊包括： (a) 氧供應管道， (b) 處理的水供應管道， (c) 天然氣供應管道，和 (d) 浙青和水采收管道。
5. 權利要求4的SAGDOX衛星系統，其中采收的油/水乳液在所述衛星站點進一步與稀 釋劑合并，并且所述管廊進一步包括用于將所述稀釋劑遞送至所述衛星站點的管道。
6. 權利要求4的SAGDOX衛星系統，其中所述衛星站點進一步包括用于隔離C02和/或 其它采出氣體的排出氣處理裝置。
7. 權利要求1的SAGDOX衛星系統，其中每個中央裝置具有多于一個衛星裝置，所述衛 星裝置通過一個或多個管廊連接到所述中央裝置。
8. 權利要求7的SAGDOX衛星系統，其中在所述衛星站點，蒸汽和氧的混合物以下述方 式之一注入在地下的室內：所述混合物被a)同時注入同一井內，b)同時注入多個井內，或 c)蒸汽和氧分別注入蒸汽和氧的各自的井內，并且所述混合發生在所述在地下的室中。
9. 權利要求8的SAGDOX衛星系統，其中在所述SAGDOX的蒸汽和氧的混合物中氧的濃 度為 5%至 50% (v/v)。
10. 權利要求8的SAGDOX衛星系統，其中在所述SAGDOX的蒸汽和氧的混合物中氧的濃 度為10%至40%卜八）。
11. 權利要求8的SAGDOX衛星系統，其中在所述蒸汽和氧的混合物中氧的濃度為約 35% (v/v) 〇
12. 通過將現有SA⑶設施轉變為SAGDOX衛星系統來升級現有SA⑶設施的方法，所述 方法包括： 在中央SAGD設施處安裝氧生成裝置， 提供至少一個遠程設置的SAGDOX衛星站點，和 在所述中央設施和所述至少一個衛星站點之間提供至少一個管廊，所述管廊具有額外 的用于氧供應的管道和用于采出水和天然氣供應的管道，使得當將所述氧、水和天然氣供 應給所述衛星站點時，氧和生成的蒸汽被注入地下地層內；并且從所述地下地層采收后，浙 青與水的乳液被泵送返回所述中央站點，然后所述浙青與所述水分離，并且處理的水返回 到所述衛星站點用于蒸汽生成。
13. 用于從衛星浙青生產站點采收浙青并將浙青遞送至中央設施的方法，其中： (a) 設置所述衛星站點距離所述中央設施超過10km， (b) 通過管廊連接所述衛星站點和所述中央設施，所述管廊含有管道用于從所述中央 站點提供適合于鍋爐應用的處理的水； 將氧氣從所述中央設施提供給所述SAGDOX衛星； 將采出流體（浙青和水）從所述衛星站點提供給所述中央設施，和 (c) 通過SAGDOX方法在所述衛星站點采收浙青。
14. 根據權利要求13所述的方法，其中所述采出流體（浙青和水）在推水系統中從所 述衛星站點運送到所述中央設施。
15. 根據權利要求13所述的方法，其中所述采出流體（浙青和水）在所述衛星站點添 加了化學穩定劑，作為穩定化的乳液來運送。
16. 根據權利要求13所述的方法，其中稀釋劑也被遞送至所述衛星站點并與采出流體 (水和浙青）混合以輸送返回至所述中央設施。
17. 根據權利要求13所述的方法，其中還將天然氣或燃料氣作為鍋爐燃料從所述中央 設施通過所述管廊提供給所述衛星站點。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中還將電從所述中央設施輸送給所述衛星站點， 或從所述衛星站點輸送至所述中央設施。
19. 根據權利要求18所述的方法，其中添加采出氣體（C02)管道以將SAGDOX排出氣從 所述衛星站點運送至所述中央設施。
20. 根據權利要求13所述的方法，其中現有SAGD衛星利用所述站點處的現有蒸汽容量 轉變為SA⑶0X。
21. 根據權利要求13所述的方法，其中采出水在所述衛星站點分離，其中稀釋的浙青 被運送返回所述中央設施而總體上不含多余的水。
【文檔編號】E21B43/30GK104271876SQ201380024023
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年5月7日 優先權日:2012年5月7日
【發明者】R·K·克爾 申請人:尼克森能源無限責任公司